DE102007002028A1

DE102007002028A1 - Verfahren zur Regelung einer Einspritzmenge an einer Einspritzdüse

Info

Publication number: DE102007002028A1
Application number: DE102007002028A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr. Breitbach; Michael Marbach; Gregor Dr. Ing. Renner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-01-13
Filing date: 2007-01-13
Publication date: 2007-12-13
Also published as: WO2008083989A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Einspritzmenge an einer Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei dem zumindest eine von einem Sensor ermittelte Abgastemperatur gewonnen und in einem elektronischen Steuergerät zu zumindest einem Ausgangssignal für die Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verarbeitet wird. Erfindungswesentlich ist dabei, dass zur Regelung der Einspritzmenge an der Einspritzdüse in einem nicht ballistischen Bereich eine lineare Korrekturfunktion (4) verwendet wird, wobei zur Korrektur der Einspritzmenge Funktionswerte der Korrekturfunktion (4) mit Funktionswerten einer Soll-Einspritzmengenfunktion verglichen werden, wobei die lineare Korrekturfunktion (4) durch zumindest zwei Punkte (5, 6) definiert wird, wobei der erste Punkt (5) der linearen Korrekturfunktion (4) durch einen vordefinierten Übergang einer ballistischen Düsennadelbewegung in einen nicht ballistischen Hubanschlag charakterisiert ist, während für die Bestimmung des zweiten Punkts (6) eine Messung der Abgastemperatur herangezogen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Einspritzmenge an einer Einspritzdüse einer Krafteinspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 39 14 264 C1 ist ein Verfahren zum Regeln der Einspritzmenge an einer aus Pumpe und Düse bestehenden magnetventilgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung für luftverdichtende, selbstzündende und mehrzylindrige Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem von Sensoren ermittelte Werte von Drehzahl, Last und Abgastemperatur gewonnen und in einem elektronischen Steuergerät zu Ausgangssignalen für die Ansteuerung eines mit der Einspritzdüse in Wirkverbindung stehenden Magnetventils verarbeitet werden. Dabei wird die Abgastemperatur jedes Zylinders der Brennkraftmaschine gemessen, der jeweilige Ist-Wert dieser Abgastemperatur mit dem in einem Kennfeldspeicher abgelegten Sollwert der vorab ermittelten Abgastemperatur verglichen und bei Abweichung die Einspritzmenge durch Änderung der Ansteuerzeit des Magnetventils auf den Sollwert nachgeregelt. Hierdurch kann die Einspritzmenge jedes einzelnen Zylinders während des Betriebs der Brennkraftmaschine geändert und somit Mengenstreuungen von Zylinder zu Zylinder ausgeregelt werden.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, dass sich eine Einspritzmenge an einer Einspritzdüse besonders genau einstellen lässt und darüber hinaus ein Verkokungsgrad an den Einspritzdüsen leicht zu ermitteln ist.
Gelöst wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruches 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem nicht ballistischen Bereich einer Kraftstoffeinspritzung eine Korrekturfunktion zu ermitteln, welche linear verläuft und dadurch eine Interpolation von Zwischenwerten problemlos ermöglicht. Die lineare Korrekturfunktion wird dabei zur Regelung der Einspritzmenge an der zumindest einen Einspritzdüse im nicht ballistischen Bereich verwendet, wobei die Korrekturfunktion aus einer durch zwei Punkte gelegten Gerade gebildet wird. Ein erster Punkt der linearen Korrekturfunktion ist dabei durch einen vordefinierten Übergang einer ballistischen Düsennadelbewegung in einen nicht ballistischen Hubanschlag charakterisiert, während für die Bestimmung des zweiten Punktes eine Messung der Abgastemperatur herangezogen wird. Über die gemessene Abgastemperatur kann unter Zuhilfenahme einer Soll-Einspritzmengenfunktion, welche mit der Abgastemperaturfunktion korreliert, eine Abweichung einer Ist-Einspritzmenge von einer Soll-Einspritzmenge ermittelt werden. Zur Korrektur der Einspritzmenge muss demnach um den hieraus ermittelten Differenzwert nachgesteuert werden. Den einzelnen Funktionswerten der Soll-Einspritzmengenfunktion sind dabei zugehörige Abgastemperaturwerte zugeordnet, was gleichfalls auch für die Korrekturfunktion gilt. Aus den Differenzen zwischen Soll-Abgastemperaturen und Ist-Abgastemperaturen lassen sich somit einfach die zugehörigen Differenzeinspritzmengen ermitteln und dadurch die Einspritzmenge an sich regeln.
Da sich im nicht ballistischen Bereich, also bei vollständig geöffneter Einspritzdüse, eine lineare Funktion der Einspritzmenge in Abhängigkeit der Ansteuerzeit ergibt, und die Einspritzmenge proportional abhängig von einem Querschnitt der Einspritzdüse ist, kann über die gemessene Differenz zwischen Soll-Einspritzmenge und Ist-Einspritzmenge bei einer definierten Abgastemperatur auf einen Verkokungsgrad der Einspritzdüse geschlossen werden, da mit zunehmender Verkokung ein Querschnitt der Einspritzdüse verkleinert wird und weniger Kraftstoff durch die Einspritzdüse befördert werden kann. Da der Querschnitt der Einspritzdüse der einzige variable Wert in dieser Gleichung ist, kann aus der verringerten Einspritzmenge direkt auf eine Veränderung des Querschnitts der Einspritzdüse geschlossen werden und damit indirekt auf einen Verkokungsgrad derselben.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt ein Schaubild mit unterschiedlichen Verläufen einer Einspritzmenge in Abhängigkeit einer Ansteuerdauer.
Entsprechend 1 sind insgesamt drei Verläufe 1, 2 und 3 gezeigt, wobei der Verlauf 1 bei einem Regeldruck von 2000 bar entsteht, während der Verlauf 2 bei 800 bar und der Verlauf 3 bei 250 bar Einspritzdruck auftreten. Auf der Ordinate ist dabei die Einspritzmenge in Kubikmillimeter abgetragen, während auf der Abszisse eine Ansteuerdauer in Millisekunden dargestellt ist. In einem nichtballistischen Bereich der Verläufe 1, 2 und 3, also beispielsweise ab einer Ansteuerdauer von ≥ 0,5 ms ergibt sich ein im wesentlichen linearer Verlauf der unterschiedlichen Kurven 1, 2 und 3, welche im wesentlichen gemäß dem Zusammenhang m . = p·C·Abeschrieben werden können.
Im nichtballistischen Bereich ist somit die Einspritzmenge proportional abhängig von einem Querschnitt A einer nicht gezeigten Einspritzdüse, wobei sich die Querschnittsfläche A der Einspritzdüse aufgrund von sog. Verkokungsprozessen im Laufe der Zeit verringern kann und dadurch die Einspritzmenge bei ansonsten gleichen Bedingungen abnimmt. Zu erwähnen ist noch, dass die Verläufe 1, 2 und 3 hinsichtlich ihrer Verläufe mit einer Abgastemperatur korrelieren, so dass jeder Abgastemperatur eine bestimmte Einspritzmenge direkt zuordenbar ist. Erfindungsgemäß ist nun zumindest ein Sensor vorgesehen, welcher eine Abgastemperatur ermittelt und an ein nicht gezeigtes elektronisches Steuergerät überträgt, in welchem das gewonnene Sensorsignal in zumindest ein Ausgangssignal für die Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verarbeitet wird.
Zur Regelung der Einspritzmenge an der Einspritzdüse wird dabei eine lineare Korrekturfunktion 4 verwendet, wobei zur Korrektur der Einspritzmenge die Funktionswerte der Korrekturfunktion mit den Funktionswerten einer Soll-Einspritzmengenfunktion verglichen werden. Die Korrekturfunktion 4 wird dabei durch zumindest zwei Punkte 5 und 6 gebildet, wobei der erste Punkt 5 der linearen Korrekturfunktion 4 durch einen vordefinierten Übergang einer ballistischen Düsennadelbewegung in einen nicht ballistischen Hubanschlag charakterisiert ist, während für die Bestimmung des zweiten Punktes 6 eine Messung der Abgastemperatur herangezogen wird. Da die Abgastemperatur mit einer jeweils zugehörigen Einspritzmenge korreliert, kann mit der Korrekturfunktion 4 auch eine Ist-Einspritzmenge bestimmt werden.
Ist diese Ist-Einspritzmenge kleiner als die Soll-Einspritzmenge, so kann dies aufgrund des linearen Zusammenhangs gemäß oben dargestellter Gleichung bei im übrigen unveränderten Parametern lediglich an einer Querschnittsverringerung liegen. Eine derartige Querschnittsverringerung kann beispielsweise aufgrund einer Verkokung eines Spritzlochs der Einspritzdüse vorliegen, wobei bei zunehmender Verkokung der Spritzlochdurchmesser stetig abnimmt.
Generell ist der erste Punkt 5 der linearen Korrekturfunktion 4 für ein jeweiliges Injektordesign fest definiert. Der Punkt 6 hingegen bzw. die Mengenänderung in diesem Punkt wird erfindungsgemäß durch eine Messung der Abgastemperatur in diesem Punkt messtechnisch über einen Temperatursensor, insbesondere einen T3-Sensor bestimmt. Die zwischen den beiden Punkten 5 und 6 aufgespannte Gerade erlaubt somit eine Einspritzmengenkorrektur an beliebigen Zwischenstellen, wobei die Korrekturfunktion 4 für unterschiedliche Raildrücke durch entsprechende Abgastemperaturmessungen entlang einer Volllastkennlinie durchgeführt werden kann. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass für die Bestimmung des zweiten Punktes 6 der Korrekturfunktion 4 eine Messung der Abgastemperatur unter Volllast herangezogen wird. Ebenfalls vorstellbar ist, dass das Ermitteln der Korrekturfunktion 4 im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine oder in einem separaten Lernmodus erfolgt.
Generell können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl eine Haupteinspritzmenge als auch eine Voreinspritz- oder eine Nacheinspritzmenge bzw. beliebige Kombinationen geregelt werden. Darüber hinaus können zwischen den beiden Punkten 5 und 6 weitere Stützpunkte 7 vorgesehen sein, durch welche die Korrekturfunktion 4 noch genauer dargestellt werden kann.
Die Ermittlung der Verringerung des Querschnitts A der Einspritzdüse bzw. die Ermittlung der aufgrund des verringerten Querschnitts A erhöhten Einspritzmenge erfolgt dabei wie folgt:
Zunächst wird eine Korrekturfunktion 4 aufgestellt, welche im Wesentlichen linear verläuft und welche zwischen zwei Punkten 5 und 6 aufgespannt ist. Der Punkt 5 ist dabei der Übergang zwischen dem ballistischen und dem nichtballistischen Bereich, während der Punkt 6 mittels eines Temperatursensors ermittelt wird, der eine Abgastemperatur der Brennkraftmaschine misst. Der gemäß 1 schraffierte Bereich im Verlauf 1 zeigt dabei beispielsweise die Abnahme einer Einspritzmenge ΔE, welche bei ansonsten gleichen Parametern ausschließlich auf einer Verringerung des Querschnitts A der Einspritzdüse basiert. Eine ursprüngliche Einspritzmenge bei vollständig geöffnetem Einspritzdüsenquerschnitt beträgt dabei einer Ansteuerdauer von 1 ms etwa 66 mm³. Aufgrund der Verringerung des Querschnitts A der Einspritzdüse verringert sich die Einspritzmenge um ΔE ~ 2,5, so dass bei gleicher Ansteuerdauer aufgrund des verringerten Einspritzdüsenquerschnittes A lediglich eine Einspritzmenge von 63,5 mm³ eingespritzt wird. Um bei gleich bleibendem Einspritzdruck und bei verringertem Querschnitt A der Einspritzdüse die gleiche Einspritzmenge einspritzen zu können, muss gemäß 1 die Ansteuerdauer demnach um 0,05 ms verlängert werden. Diese verlängerte Ansteuerdauer wird dabei von dem Steuergerät berechnet und in ein entsprechendes Steuersignal umgesetzt.
Insbesondere kann mit der Kennzahl ΔE auch ein Verkokungsgrad der Einspritzdüse ermittelt werden, welcher sich in der Querschnittsverringerung der Einspritzdüse ausdrückt.

Claims

Verfahren zur Regelung einer Einspritzmenge an einer Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei dem zumindest eine von einem Sensor ermittelte Abgastemperatur gewonnen und in einem elektronischen Steuergerät zu zumindest einem Ausgangssignal für die Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Regelung der Einspritzmenge an der Einspritzdüse in einem nicht ballistischen Bereich eine lineare Korrekturfunktion (4) verwendet wird, – wobei zur Korrektur der Einspritzmenge Funktionswerte der Korrekturfunktion (4) mit Funktionswerten einer Soll-Einspritzmengenfunktion verglichen werden, – wobei die lineare Korrekturfunktion (4) durch zumindest zwei Punkte (5, 6) definiert wird, – wobei der erste Punkt (5) der linearen Korrekturfunktion (4) durch einen vordefinierten Übergang einer ballistischen Düsennadelbewegung in einen nicht ballistischen Hubanschlag charakterisiert ist, während für die Bestimmung des zweiten Punkts (6) eine Messung der Abgastemperatur herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung des zweiten Punkts (6) der Korrekturfunktion (4) eine Messung der Abgastemperatur unter Volllast herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Korrekturfunktion (4) für unterschiedliche Raildrücke ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Korrekturfunktion (4) im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine oder in einem separaten Lernmodus erfolgt.